Pixie - دع نباتك ذكيًا: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

كان Pixie مشروعًا تم تطويره بهدف جعل النباتات التي لدينا في المنزل أكثر تفاعلية ، نظرًا لأن أحد تحديات امتلاك نبات في المنزل بالنسبة لمعظم الناس هو معرفة كيفية الاعتناء به ، وعدد المرات التي نسقي فيها ، ومتى ، و ما هي كمية الشمس الكافية ، وما إلى ذلك. بينما تعمل المستشعرات للحصول على بيانات النبات ، تعرض شاشة LED ، مقطوعة عن قصد (ومن هنا اسم Pixie) ، التعبيرات الأساسية التي تشير إلى حالة النبات ، مثل الفرح أثناء سقيها أو الحزن إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية ، فيشير إلى وجوب نقلها إلى مكان أكثر برودة. لجعل التجربة أكثر تشويقًا ، تمت إضافة مستشعرات أخرى مثل الوجود واللمس واللمعان ، وترجمتها إلى تعبيرات أخرى تجعل الأمر يبدو وكأن لديك حيوانًا أليفًا افتراضيًا لتعتني به.

يحتوي المشروع على العديد من المعلمات حيث يمكن تخصيص حدود واحتياجات كل حالة ، مع مراعاة تنوع النباتات وكذلك أجهزة الاستشعار من العلامات التجارية المختلفة. كما نعلم ، هناك نباتات تحتاج إلى مزيد من الشمس أو الماء بينما يمكن للآخرين العيش بموارد أقل ، مثل الصبار على سبيل المثال ، في مثل هذه الحالات ، فإن وجود المعلمات أمر لا بد منه. خلال هذه المقالة ، سأقدم العملية ونظرة عامة حول كيفية إنشاء Pixie باستخدام القليل من المعرفة بالإلكترونيات والمكونات التي يمكن العثور عليها بسهولة في السوق وحالة مطبوعة ثلاثية الأبعاد.

على الرغم من أنه مشروع يعمل بكامل طاقته ، إلا أن هناك احتمالات للتخصيص والتحسينات التي سيتم تقديمها في نهاية المقالة. سأكون سعيدًا للإجابة على أي سؤال حول المشروع هنا في التعليقات أو مباشرة على بريدي الإلكتروني أو حسابي على Twitter.

اللوازم

يمكن العثور على جميع المكونات بسهولة في المتاجر أو المواقع المتخصصة.

• 1 MCU ESP32 (يمكن استخدام ESP8266 أو حتى Arduino Nano إذا كنت لا ترغب في إرسال البيانات عبر الإنترنت)

  لقد استخدمت هذا النموذج للمشروع

• 1 LDR 5 مم GL5528
• 1 عنصر PIR D203S أو ما شابه (هو نفس المستشعر المستخدم في وحدات SR501 أو SR505)
• 1 جهاز استشعار درجة الحرارة DHT11

• 1 مستشعر رطوبة التربة

  يفضل استخدام مستشعر التربة السعوي بدلاً من المقاوم ، يشرح هذا الفيديو سبب ذلك جيدًا

• 1 مصفوفة ليد 8x8 مع MAX7219 مدمج

  لقد استخدمت هذا النموذج ، ولكن يمكن أن يكون أي شيء مشابه

• 1 المقاوم 4.7 kΩ 1 / 4w
• 1 المقاوم 47 kΩ 1/4w
• 1 المقاوم 10 kΩ 1 / 4w

آحرون

• طابعة 3D
• لحام حديد
• كماشة القطع
• أسلاك توصيل الدائرة
• كابل USB لإمداد الطاقة

الخطوة 1: الدائرة

يمكن رؤية الدائرة في الصورة أعلاه باستخدام لوح التجارب ، ولكن ليتم وضعها في العلبة ، يجب أن تكون الوصلات ملحومة مباشرة لتستهلك مساحة أقل. كانت مسألة المساحة المستخدمة نقطة مهمة في المشروع ، حاولت تقليل المساحة التي ستشغلها Pixie قدر الإمكان. على الرغم من أن العلبة أصبحت صغيرة ، إلا أنه لا يزال من الممكن تقليلها ، خاصة من خلال تطوير ثنائي الفينيل متعدد الكلور حصري لهذا الغرض.

تم إجراء الكشف عن التواجد باستخدام عنصر PIR واحد فقط بدلاً من وحدة كاملة مثل SR501 أو SR505 ، نظرًا لأن المؤقت المتكامل ونطاق التشغيل الواسع الذي يتجاوز خمسة أمتار غير مطلوبين. باستخدام عنصر PIR فقط ، تنخفض الحساسية ويتم الكشف عن الوجود عبر البرنامج. يمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل حول الاتصال هنا.

مشكلة أخرى متكررة في المشاريع الإلكترونية هي البطارية ، كانت هناك بعض الاحتمالات لهذا المشروع مثل بطارية 9 فولت أو بطارية قابلة لإعادة الشحن. على الرغم من أنه كان أكثر عملية ، إلا أنه كانت هناك حاجة إلى مساحة إضافية في هذه الحالة وانتهى بي الأمر بترك إخراج USB الخاص بوحدة MCU مكشوفًا بحيث يقرر المستخدم كيف سيكون مصدر الطاقة ويجعل من السهل تحميل الرسم التخطيطي.

الخطوة الثانية: التصميم والطباعة ثلاثية الأبعاد

إلى جانب الدائرة ، تم تطوير علبة لاستيعاب مكونات Pixie وطباعتها على Ender 3 Pro باستخدام PLA. تم تضمين ملفات STL هنا.

كانت بعض المفاهيم موجودة أثناء تصميم هذه الحالة:

• نظرًا لأن إناء النباتات يكون عادةً على منضدة ، فقد تم إمالة الشاشة قليلاً حتى لا تفقد مساحة المشاهدة
• مصممة لتجنب استخدام دعامات الطباعة
• يشجع على تبادل الأجزاء بألوان أخرى من أجل جعل المنتج أكثر تخصيصًا وتصميمًا قابلاً للتبديل وملاءمة
• مستشعر درجة الحرارة مع فتحة للبيئة الخارجية لتمكين القراءة الصحيحة

• بالنظر إلى أحجام الأواني المختلفة ، يمكن تركيب Pixie في المصنع بطريقتين

  • بقضيب مثبت على الأرض. أو
  • باستخدام شريط يلتف حول إناء النبات

نقاط التحسين

على الرغم من أنه وظيفي ، هناك بعض النقاط في التصميم التي يجب تعديلها ، مثل حجم الجدران التي تم تحديدها من أجل تجنب فقد المواد وتسريع الطباعة أثناء النماذج الأولية بمقدار 1 مم.

يجب تحسين التركيبات من خلال تطبيق أنماط التصميم في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وربما سيكون من الضروري ضبط حجم العصا وتركيب الحامل من أجل التقاط القطع بشكل صحيح.

الخطوة 3: الكود

بصفتي مبرمجًا ، يمكنني القول إنه كان الجزء الأكثر متعة في العمل ، والتفكير في كيفية هيكلة الكود وتنظيمه ، استغرق بضع ساعات من التخطيط وكانت النتيجة مرضية تمامًا. أدت حقيقة أن معظم المستشعرات تستخدم مدخلات تمثيلية إلى معالجة منفصلة للشفرة من أجل محاولة الحصول على قراءة أكثر دقة في محاولة لتجاهل الإيجابيات الخاطئة قدر الإمكان. تم إنشاء الرسم البياني أعلاه باستخدام الكتل الرئيسية للكود ويوضح الوظيفة الأساسية ، لمزيد من التفاصيل أوصي بإلقاء نظرة على الكود على

هناك عدة نقاط قابلة للتعديل تسمح لك بتخصيص Pixie كما يحلو لك. من بينها يمكنني تسليط الضوء على:

• تردد قراءة المستشعر
• مهلة التعبيرات
• الحد الأقصى والدنيا لدرجة الحرارة والإضاءة وحدود الأرض بالإضافة إلى عتبة أجهزة الاستشعار
• عرض شدة الضوء لكل تعبير
• الوقت بين الإطارات لكل تعبير
• يتم فصل الرسوم المتحركة عن الكود مما يسمح لك بتعديلها إذا كنت ترغب في ذلك

محفزات

كان من الضروري تنفيذ طريقة لاكتشاف وقت حدوث إجراء ما في الوقت الفعلي بناءً على القراءات الأخيرة. كان هذا ضروريًا في ثلاث حالات معروفة ، الري والوجود واللمس ، يجب تشغيل هذه الأحداث بمجرد اكتشاف اختلاف كبير في المستشعر ولهذا تم استخدام تطبيق مختلف. مثال على ذلك هو مستشعر التواجد ، حيث تم استخدام عنصر PIR فقط في الإدخال التناظري ، وتتغير القيم التي تقرأ كثيرًا وكان المنطق ضروريًا للإعلان عن وجود أو عدم وجوده بينما يكون مستشعر درجة الحرارة ، بدوره ، لديه التباين المنخفض والقراءة القياسية لقيمها كافية لضبط سلوك Pixie.

الخطوة 4: مشروع الخطوات التالية

• كن جهاز إنترنت الأشياء وابدأ في إرسال البيانات إلى منصة عبر MQTT
• تطبيق لتخصيص المعلمات وربما التعبيرات
• اجعل اللمسة تعمل عن طريق لمس النبات. لقد وجدت مثالًا رائعًا لمشروع يشبه Touche في Instructables
• قم بتضمين بطارية
• تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• اطبع المزهرية الكاملة ليس فقط علبة Pixie
• قم بتضمين بيزو في المشروع لتشغيل الأصوات وفقًا للتعبيرات
• تمديد "ذاكرة" Pixie بالبيانات التاريخية (قد يؤدي وقت طويل جدًا دون الكشف عن الوجود إلى تعبير حزين)
• جهاز استشعار الأشعة فوق البنفسجية لاكتشاف التعرض للشمس بدقة أكبر